JP2000103055A - インクジェットヘッドの駆動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】各ヘッド部の駆動信号の電圧波形を統一的に調
整可能であり、多ヘッド部化および各種の印字形態に対
応可能なインクジェットヘッドの駆動回路を提供する。 【解決手段】充電回路３１に第１カレントミラー回路
（各トランジスタＱ３、Ｑ６、Ｑ９）及び第１調整回路
（充電電流調整回路３４）を設け、放電回路３２に第２
カレントミラー回路（各トランジスタＱ１４、Ｑ１６、
Ｑ１８）及び第２調整回路（放電電流調整回路３５）を
設ける。そして、第１調整回路を介して第１カレントミ
ラー回路のソース側の電流値と出力側の電流値との比を
調整して、各ヘッド部３０Ａ、３０Ｂの駆動信号の立ち
上がり時の電圧波形（傾き）を調整し、第２調整回路を
介して第２カレントミラー回路のソース側の電流値と出
力側の電流値との比を調整して、各ヘッド部３０Ａ、３
０Ｂの駆動信号の立ち下がり時の電圧波形（傾き）を調
整する。各調整回路３４、３５はＣＰＵにて制御され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インクジェットプ
リンタに搭載され、複数の各ノズル開口に対応して圧電
素子を配置した複数のヘッド部を有するとともに、各ヘ
ッド部の圧電素子に対してコンデンサの充放電により発
生する駆動信号を印加することにより各ノズル開口から
インク滴を吐出するインクジェットヘッドの駆動回路に
関し、特に、各ヘッド部に共通する調整回路を設けるこ
とにより、その調整回路を介して各ヘッドにおける駆動
信号の電圧波形を統一的に調整することが可能であり、
もってインクジェットヘッドの多ヘッド部化（多ノズル
化）に容易に対応することが可能なインクジェットヘッ
ドの駆動回路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、圧電型のインクジェットヘッ
ドにおけるように、インク吐出手段として圧電（ピエ
ゾ）素子が用いられているインクジェットヘッドでは、
ノズル開口に付設されたピエゾ素子に対して急峻に変化
する駆動信号（駆動電圧）を印加することによりピエゾ
素子に体積変動を発生してインク室の体積を変化させ、
ノズル開口からインク滴を用紙上に吐出して各種の記録
を行う。

【０００３】ここに、ピエゾ素子は、その電気的特性が
キャパシタンスであることから、ピエゾ素子に印加され
る駆動信号の電圧波形を単純に矩形波にした場合には、
ピエゾ素子への入力電流が大きくなり、この結果、駆動
回路を破損してしまう虞がある。かかる事情を勘案し
て、従来ではインクジェットヘッドのピエゾ素子を駆動
する電圧波形として、ピエゾ素子への入力電流が小さく
なるように台形波や三角波が用いられている。このよう
に台形波や三角波を駆動電圧波形とした場合、その駆動
電圧の傾きはインクジェットヘッドにおけるインク吐出
速度、インク吐出量等に影響を与えることが分かってお
り、これより駆動電圧の傾きを制御する必要がある。

【０００４】前記した要請を満足すべく従来におけるイ
ンクジェットヘッドの駆動回路では、コンデンサ（キャ
パシタンス）、定電流回路及び定電流回路の電流値を調
整する調整回路を使用し、定電流回路を介してキャパシ
タンスに電荷を充放電するとともに、定電流回路の電流
値に基づき駆動電圧の傾きを制御した電圧波形を生成
し、その電圧波形をアンプで増幅した後ピエゾ素子の駆
動を行っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来におけるインクジェットヘッドの駆動回路では、記録
のカラー化等に対応して複数のヘッド部をインクジェッ
トヘッドに設ける場合（ヘッド部は、使用されるインク
色数に応じて複数設けられ、各ヘッドにはそれぞれ複数
のノズル開口及びピエゾ素子が設けられる）、駆動信号
の電圧波形を生成する回路からアンプに流入する流入電
流が増加してしまうこととなり、これより１つのヘッド
部からインクの吐出を行う場合と複数のヘッド部からイ
ンクを吐出する場合とでは、駆動信号の電圧波形が変化
してしまう。

【０００６】これを防止すべく従来においては、キャパ
シタンス、定電流回路、定電流回路の電流値を調整する
調整回路、及び、アンプを１つの駆動回路ユニットとし
て構成し、かかる駆動回路ユニットがヘッド部の数に応
じて複数個必要となり、また、各駆動回路ユニット毎に
駆動信号の電圧波形を調整する必要がある。

【０００７】また、各ヘッド部の駆動制御上、各ヘッド
部毎にノズルの駆動タイミングを任意の時間ずらす必要
がある場合にも、前記と同様に、複数の駆動回路ユニッ
トが必要となり、また、各駆動回路ユニット毎に駆動信
号の電圧波形を調整する必要がある。

【０００８】本発明は前記従来における問題点を解消す
るためになされたものであり、各ヘッド部に共通する調
整回路を設けることにより、その調整回路を介して各ヘ
ッドにおける駆動信号の電圧波形を統一的に調整するこ
とが可能であり、もってインクジェットヘッドの多ヘッ
ド部化（多ノズル化）に容易に対応することが可能であ
り、且つ、各種の印字形態に容易に対応することが可能
なインクジェットヘッドの駆動回路を提供することを目
的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めになされた請求項１に記載の発明は、複数のノズル開
口のそれぞれに対応させて圧電素子を配置した少なくと
も２つのヘッド部を有し、各ヘッド部における圧電素子
に対して駆動信号を印加することにより各開口からイン
クを吐出するインクジェットヘッドの駆動回路におい
て、前記圧電素子に前記駆動信号を供給すべく各ヘッド
部毎に対応して設けられたコンデンサと、前記各コンデ
ンサに接続される複数の接続端子を有し、充電信号に基
づき前記各コンデンサを充電する充電回路と、前記各コ
ンデンサに接続される複数の接続端子を有し、放電信号
に基づき前記各コンデンサを放電する放電回路とを備
え、前記充電回路には第１カレントミラー回路が設けら
れるとともに、前記各接続端子は第１カレントミラー回
路に存在し、前記第１カレントミラー回路のソース側と
出力側の電流値の比を変化させて前記駆動信号の電圧波
形を調整する第１調整回路が設けられ、前記第１調整回
路は、前記駆動信号の電圧波形を調整するための制御信
号の信号電圧に比例した電流値を生成する吸い込み型の
電圧電流変換回路から成り、前記第１カレントミラー回
路のソース側の電流値を前記制御信号の信号電圧に比例
した電流値に制御することを特徴とする。

【００１０】請求項１のインクジェットヘッドの駆動回
路では、充電回路に対して充電信号が印加されると、充
電回路の第１カレントミラー回路を介して各ヘッド部に
対応して設けられたコンデンサが充電される。また、放
電回路に対して放電信号が印加されると、各コンデンサ
が放電される。このように、各コンデンサの充放電を行
うことに基づき各ヘッドの圧電素子に駆動信号が印加さ
れ、各ノズル開口からインク滴が吐出されて文字等の記
録が行われる。

【００１１】このとき、第１調整回路の調整状態に基づ
き、各コンデンサへの充電特性、即ち、駆動信号の立ち
上がり時における電圧波形（傾き）が設定される。ここ
に、第１カレントミラー回路は、その出力側において各
接続端子への出力電流値を同一とし、また、その電流値
をソース側の電流値に比例させる作用を行い、従って、
第１調整回路を介して第１カレントミラー回路のソース
側の電流値と出力側の電流値との比を調整することによ
り、複数の各ヘッド部における圧電素子への駆動信号の
立ち上がり時における電圧波形（傾き）を調整すること
が可能となる。これにより、１つの共通の第１調整回路
を介して各ヘッド部の圧電素子に印加される駆動信号の
立ち上がり時における電圧波形を統一的に調整すること
が可能となり、インクジェットヘッドの多ヘッド部化
（多ノズル化）に容易に対応することが可能となる。

【００１２】また、第１調整回路は前記駆動信号の電圧
波形を調整するための制御信号にて制御可能であり、各
ヘッド部の圧電素子に印加される駆動信号の立ち上がり
時における電圧波形（傾き）は、当該制御信号の信号電
圧を調整することにより任意に設定することができる。
これにより、例えば、インクジェットヘッドが搭載され
るインクジェットプリンタが複数種類の印字解像度を有
する場合においても、当該制御信号の信号電圧を適宜設
定することにより、各印字解像度に応じてフレキシブル
に対応することが可能となり、各種の印字形態に容易に
対応することができる。

【００１３】さらに、各ヘッド部に対して、駆動信号の
立ち上がり時における電圧波形（傾き）を個別に設定す
ることが可能になるため、ヘッド部の特性のバラツキに
対応した最適な駆動信号の電圧波形を設定することがで
きる。そのため、従来、特性が規格外であり使用不可と
して選別されていたヘッド部についても、そのヘッド部
に対応して駆動信号の電圧波形を最適に設定することで
十分に使用することが可能になるため、ヘッド部の歩留
まり向上につながるという効果もある。

【００１４】ところで、インクジェットヘッドの印字方
式には、コンデンサの充電時に駆動信号により圧電素子
を変形させてノズル開口からインク滴を吐出し、コンデ
ンサの放電時にインク室内にインクを吸入する方式（以
下、充電吐出方式と呼ぶ）が存在するが、かかる充電吐
出方式では、特に、コンデンサの充電時における駆動信
号の電圧波形がインク吐出速度、インク吐出量等に影響
を及ぼすことから、かかる点で、第１調整回路を介して
各ヘッド部の圧電素子に印加される駆動信号の立ち上が
り時における電圧波形を統一的に調整することが可能と
なる請求項１の駆動回路は、充電吐出方式のインクジェ
ットヘッドに適用して好適なものである。

【００１５】また、請求項２に記載のインクジェットヘ
ッドの駆動回路は、請求項１に記載のインクジェットヘ
ッドの駆動回路において、前記放電回路には第２カレン
トミラー回路が設けられるとともに、前記各接続端子は
第２カレントミラー回路に存在し、前記第２カレントミ
ラー回路のソース側と出力側の電流値の比を変化させて
前記駆動信号の電圧波形を調整する第２調整回路が設け
られ、前記第２調整回路は、前記駆動信号の電圧波形を
調整するための制御信号の信号電圧に比例した電流値を
生成する吐き出し型の電圧電流変換回路から成り、前記
第２カレントミラー回路のソース側の電流値を前記制御
信号の信号電圧に比例した電流値に制御することを特徴
とする。

【００１６】請求項２のインクジェットヘッドの駆動回
路では、第２調整回路の調整状態に基づき、各コンデン
サへの放電特性、即ち、駆動信号の立ち下がり時におけ
る電圧波形（傾き）が設定される。ここに、第２カレン
トミラー回路は、その出力側において各接続端子への出
力電流値を同一とし、また、その電流値をソース側の電
流値に比例させる作用を行い、従って、第２調整回路を
介して第２カレントミラー回路のソース側の電流値と出
力側の電流値との比を調整することにより、複数の各ヘ
ッド部における圧電素子への駆動信号の立ち下がり時に
おける電圧波形（傾き）を調整することが可能となる。
これにより、１つの共通の第２調整回路を介して各ヘッ
ド部の圧電素子に印加される駆動信号の立ち下がり時に
おける電圧波形を統一的に調整することが可能となり、
インクジェットヘッドの多ヘッド部化（多ノズル化）に
容易に対応することが可能となる。

【００１７】また、第２調整回路は前記駆動信号の電圧
波形を調整するための制御信号にて制御可能であり、各
ヘッド部の圧電素子に印加される駆動信号の立ち下がり
時における電圧波形（傾き）は、当該制御信号の信号電
圧を調整することにより任意に設定することができる。
これにより、例えば、インクジェットヘッドが搭載され
るインクジェットプリンタが複数種類の印字解像度を有
する場合においても、当該制御信号の信号電圧を適宜設
定することにより、各印字解像度に応じてフレキシブル
に対応することが可能となり、各種の印字形態に容易に
対応することができる。

【００１８】さらに、各ヘッド部に対して、駆動信号の
立ち下がり時における電圧波形（傾き）を個別に設定す
ることが可能になるため、ヘッド部の特性のバラツキに
対応した最適な駆動信号の電圧波形を設定することがで
きる。そのため、従来、特性が規格外であり使用不可と
して選別されていたヘッド部についても、そのヘッド部
に対応して駆動信号の電圧波形を最適に設定することで
十分に使用することが可能になるため、ヘッド部の歩留
まり向上につながるという効果もある。

【００１９】ところで、インクジェットヘッドの印字方
式には、前記充電吐出方式に加えて、コンデンサの充電
時に駆動信号により圧電素子を変形させてインク室から
インクを吸入し、所定のタイミングでコンデンサを放電
し、そのコンデンサの放電時にノズル開口からインク滴
を吐出する方式（以下、放電吐出方式と呼ぶ）が存在す
るが、かかる放電吐出方式では、特に、コンデンサの放
電時における駆動信号の電圧波形がインク吐出速度、イ
ンク吐出量等に影響を及ぼす。そのため、第１調整回路
を介して各ヘッド部の圧電素子に印加される駆動信号の
立ち上がり時における電圧波形を統一的に調整すること
が可能となることに加え、第２調整回路を介して各ヘッ
ド部の圧電素子に印加される駆動信号の立ち下がり時に
おける電圧波形を統一的に調整することが可能となる請
求項２の駆動回路は、前記充電吐出方式あるいは前記放
電吐出方式のいずれの方式のインクジェットヘッドにも
適用することができる。

【００２０】また、請求項３に記載の発明は、複数のノ
ズル開口のそれぞれに対応させて圧電素子を配置した少
なくとも２つのヘッド部を有し、各ヘッド部における圧
電素子に対して駆動信号を印加することにより各開口か
らインクを吐出するインクジェットヘッドの駆動回路に
おいて、前記圧電素子に前記駆動信号を供給すべく各ヘ
ッド部毎に対応して設けられたコンデンサと、前記各コ
ンデンサに接続される複数の接続端子を有し、充電信号
に基づき前記各コンデンサを充電する充電回路と、前記
各コンデンサに接続される複数の接続端子を有し、放電
信号に基づき前記各コンデンサを放電する放電回路とを
備え、前記放電回路には第２カレントミラー回路が設け
られるとともに、前記各接続端子は第２カレントミラー
回路に存在し、前記第２カレントミラー回路のソース側
と出力側の電流値の比を変化させて前記駆動信号の電圧
波形を調整する第２調整回路が設けられ、前記第２調整
回路は、前記駆動信号の電圧波形を調整するための制御
信号の信号電圧に比例した電流値を生成する吐き出し型
の電圧電流変換回路から成り、前記第２カレントミラー
回路のソース側の電流値を前記制御信号の信号電圧に比
例した電流値に制御することを特徴とする。

【００２１】請求項３のインクジェットヘッドの駆動回
路では、前記した請求項２に記載のインクジェットヘッ
ドの駆動回路と同様に、第２調整回路を介して各ヘッド
部の圧電素子に印加される駆動信号の立ち下がり時にお
ける電圧波形を統一的に調整することが可能となるた
め、前記放電吐出方式のインクジェットヘッドに適用し
て好適なものである。

【００２２】ところで、請求項４に記載の発明のよう
に、請求項１〜３のいずれか１項に記載のインクジェッ
トヘッドの駆動回路において、前記調整回路は、オペア
ンプを含んで構成してもよい。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
形態を図面と共に説明する。先ず、インクジェットヘッ
ドが搭載されるインクジェットプリンタの制御系の概略
構成について図１に基づき説明する。図１はインクジェ
ットプリンタの制御系の概略構成を模式的に示すブロッ
ク図である。

【００２４】図１において、インクジェットプリンタの
制御系はＣＰＵ２を核として構成されており、ＣＰＵ２
は、予めメモリ４に記憶された各種動作プログラムに従
って、インクジェットヘッド１８におけるスイッチ素子
８、ヘッド駆動回路６、及び、駆動制御回路１０の駆動
制御を行う。

【００２５】ここに、インクジェットヘッド１８は、複
数のノズル開口（図示せず）のそれぞれに対応して圧電
素子１２を配置した複数のヘッド部３０Ａ等（図２、図
３参照）を有しており、また、各圧電素子１２に接続さ
れたスイッチ素子８は、ＣＰＵ２からの制御信号に従っ
てヘッド駆動回路６と圧電素子１２とを選択的に接続す
るアナログスイッチ素子である。尚、インクジェットヘ
ッド１８は、４色（ブラック、マゼンタ、イエロー、シ
アン）のインクによりフルカラーで印字可能なヘッドで
あり、インクの各色数に対応して４つのヘッド部（図２
では、その内２つのヘッド部３０、３０Ｂが示されてい
る）が設けられている。

【００２６】また、ヘッド駆動回路６は、ＣＰＵ２から
の各種制御信号に基づき、各圧電素子１２を駆動する駆
動信号を出力するものであり、かかる駆動信号は、スイ
ッチ素子８を介して各ヘッド部３０Ａ、３０Ｂにおける
圧電素子１２に印加され、これにより各ノズル開口から
インク滴が用紙上に吐出されて各種の記録が行われる。
尚、ヘッド駆動回路６の詳細な構成については後述す
る。

【００２７】更に、駆動制御回路１０は、ＣＰＵ２から
の制御信号に基づいて、キャリジモータ１４及び用紙送
りモータ１６を駆動するものである。ここに、キャリッ
ジモータ１４は、タイミングベルトを介してキャリッジ
上のインクジェットヘッド１８を移動させ、また、用紙
送りモータ１６は、ベルト、回転軸、ローラ等を介して
用紙を搬送するものである。

【００２８】また、後述するヘッド部の駆動信号波形を
ヘッド部毎に調整するための情報を記憶する電気的に書
き換え可能な不揮発性メモリ５と、ＣＰＵ２から出力さ
れる駆動信号波形を調整するためのデジタル信号をヘッ
ド駆動回路６へのアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器
３とが設けられている。

【００２９】次に、ヘッド駆動回路６について図２に基
づき説明する。図２はヘッド駆動回路６を示す回路図で
ある。図２において、ヘッド駆動回路６は、大別して、
充電回路３１、放電回路３２、電流増幅回路３３、充電
電流調整回路３４、放電電流調整回路３５、及び、充電
回路３１と電流増幅回路３３との間に接続されたコンデ
ンサＣ１、Ｃ２から構成されている。かかるヘッド駆動
回路６中、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ５、Ｑ６、Ｑ８、Ｑ９、Ｑ１
１、Ｑ１３、Ｑ２１は、ＰＮＰトランジスタであり、ま
た、Ｑ１、Ｑ４、Ｑ７、Ｑ１０、Ｑ１２、Ｑ１４、Ｑ１
５、Ｑ１６、Ｑ１７、Ｑ１８、Ｑ１９、Ｑ２０は、ＮＰ
Ｎトランジスタである。Ｒ１〜Ｒ３２は、抵抗器であ
る。ＯＰ１、ＯＰ２は、オペアンプである。Ｃ１、Ｃ２
は、コンデンサである。２０は充電信号入力端子であ
り、充電回路３１により各コンデンサＣ１、Ｃ２を充電
する際に充電信号が入力される。２１及び２２は、各ヘ
ッド部３０Ａ、３０Ｂを独立して個別に駆動する際にＣ
ＰＵ２から制御信号が選択的に入力される制御信号入力
端子であり、例えば、ヘッド部３０Ａを駆動する場合に
は制御信号入力端子２１に制御信号が入力されてコンデ
ンサＣ１の充電が行われる。２３は放電信号入力端子で
あり、放電回路３２により各コンデンサＣ１、Ｃ２を放
電する際に放電信号が入力される。２４及び２５は、各
ヘッド部３０Ａ、３０Ｂを独立して個別に駆動すべくコ
ンデンサＣ１、Ｃ２の放電を行う際にＣＰＵ２から制御
信号が選択的に入力される制御信号入力端子であり、例
えば、コンデンサＣ１の放電を行う場合には制御信号入
力端子２４に制御信号が入力されてコンデンサＣ１の放
電が行われる。２６、２７は、それぞれヘッド３０Ａ、
３０Ｂに対応し、各ヘッド部３０Ａ、３０Ｂに対して駆
動信号が出力される出力端子である。５０は、充電電流
調整回路３４を制御する際にＣＰＵ２からの制御信号が
入力される制御信号入力端子である。５１は、放電電流
調整回路３５を制御する際にＣＰＵ２からの制御信号が
入力される制御信号入力端子である。

【００３０】ここに、充電回路３１において、ＰＮＰト
ランジスタＱ３、Ｑ６、Ｑ９は、所謂、第１カレントミ
ラー回路を構成しておりＰＮＰトランジスタＱ３がソー
ス側、ＰＮＰトランジスタＱ６、Ｑ９が出力側となって
いる。尚、ＮＰＮトランジスタＱ１、ＰＮＰトランジス
タＱ２はＰＮＰトランジスタＱ３を、ＮＰＮトランジス
タＱ４、ＰＮＰトランジスタＱ５はＰＮＰトランジスタ
Ｑ６を、ＮＰＮトランジスタＱ７、ＰＮＰトランジスタ
Ｑ８はＰＮＰトランジスタＱ９を、それぞれ充電信号入
力端子２０からの充電信号、制御信号入力端子２１、２
２からの制御信号に基づいてオン、オフするためのもの
である。

【００３１】そして、充電電流調整回路３４において、
片電源動作を行うオペアンプＯＰ１の出力端子はＮＰＮ
トランジスタＱ２０のベースに接続され、オペアンプＯ
Ｐ１の反転入力端子はトランジスタＱ２０のエミッタに
接続されると共に抵抗器Ｒ３１を介して接地され、オペ
アンプＯＰ１の非反転入力端子は制御信号入力端子５０
に接続され、トランジスタＱ２０のコレクタは抵抗器Ｒ
６を介して充電回路３１のＰＮＰトランジスタＱ３のコ
レクタおよびベースに接続されている。そして、オペア
ンプＯＰ１は、反転入力端子の電圧（トランジスタＱ２
０のエミッタ電圧）が非反転入力端子の電圧（制御信号
入力端子５０に入力される制御信号の信号電圧）と等し
くなるようにトランジスタＱ２０を制御することで、ト
ランジスタＱ２０のコレクタ電流（抵抗器Ｒ６に流れる
電流）を制御する。つまり、充電電流調整回路３４は吸
い込み型の電圧電流変換回路を構成し、抵抗器Ｒ６に流
れる電流（トランジスタＱ３のエミッタからベースとコ
レクタに流れる電流）を、ＣＰＵ２から制御信号入力端
子５０に入力される制御信号の信号電圧に比例した電流
値に制御する。尚、抵抗器Ｒ６は、トランジスタＱ２０
に流れる電流を制限することにより、トランジスタＱ２
０の発熱を抑制するために設けられている。このよう
に、充電電流調整回路３４はＣＰＵ２にて制御可能な第
１調整回路を構成している。

【００３２】また、放電回路３２において、ＮＰＮトラ
ンジスタＱ１５、Ｑ１７、Ｑ１９は、第２カレントミラ
ー回路を構成しており、ＮＰＮトランジスタＱ１５がソ
ース側、ＮＰＮトランジスタＱ１７、１９が出力側とな
っている。尚、ＮＰＮトランジスタＱ１４はＮＰＮトラ
ンジスタＱ１５を、ＮＰＮトランジスタＱ１６はＮＰＮ
トランジスタＱ１７を、ＮＰＮトランジスタＱ１８はＮ
ＰＮトランジスタＱ１９をそれぞれ放電信号入力端子２
３からの放電信号、制御信号入力端子２４、２５からの
制御信号に基づいてオン、オフするためのものである。

【００３３】そして、放電電流調整回路３５において、
片電源動作を行うオペアンプＯＰ２の出力端子はＰＮＰ
トランジスタＱ２１のベースに接続され、オペアンプＯ
Ｐ２の反転入力端子はトランジスタＱ２１のエミッタに
接続されると共に抵抗器Ｒ３２を介して電源Ｖｃｃに接
続され、オペアンプＯＰ２の非反転入力端子は制御信号
入力端子５１に接続され、トランジスタＱ２１のコレク
タは抵抗器Ｒ２２を介して放電回路３２のＮＰＮトラン
ジスタＱ１５のコレクタおよびベースに接続されてい
る。そして、オペアンプＯＰ２は、反転入力端子の電圧
（トランジスタＱ２１のエミッタ電圧）が非反転入力端
子の電圧（制御信号入力端子５１に入力される制御信号
の信号電圧）と等しくなるようにトランジスタＱ２１を
制御することで、トランジスタＱ２１のコレクタ電流
（抵抗器Ｒ２２に流れる電流）を制御する。つまり、放
電電流調整回路３５は吐き出し型の電圧電流変換回路を
構成し、抵抗器Ｒ２２に流れる電流（トランジスタＱ１
５のベースとコレクタからエミッタに流れる電流）を、
ＣＰＵ２から制御信号入力端子５１に入力される制御信
号の信号電圧に比例した電流値に制御する。尚、抵抗器
Ｒ２２は、トランジスタＱ２１に流れる電流を制限する
ことにより、トランジスタＱ２１の発熱を抑制するため
に設けられている。このように、放電電流調整回路３５
はＣＰＵ２にて制御可能な第２調整回路を構成してい
る。

【００３４】更に、コンデンサＣ１は、ＰＮＰトランジ
スタＱ６により充電されＮＰＮトランジスタＱ１７によ
り放電されることにより駆動信号の電圧波形を発生する
ものである。同様に、コンデンサＣ２は、ＰＮＰトラン
ジスタＱ９により充電されＮＰＮトランジスタＱ１９に
より放電されることにより駆動信号の電圧波形を発生す
るものである。

【００３５】また、電流増幅回路３３において、ＰＮＰ
トランジスタＱ１１とＮＰＮトランジスタＱ１０、及
び、ＰＮＰトランジスタＱ１３とＮＰＮトランジスタＱ
１２は、それぞれプッシュプル回路を構成しており、コ
ンデンサＣ１、Ｃ２で発生した電圧波形を有する駆動信
号を電流増幅するものである。

【００３６】尚、抵抗器Ｒ５、Ｒ１２、Ｒ１８、Ｒ２
１、Ｒ２５、Ｒ２９は、第１及び第２カレントミラー回
路を構成する各トランジスタ間の特性のバラツキにより
生ずる出力側の電流比のバラツキを抑えるためのもので
ある。また、抵抗器Ｒ１１は、ＰＮＰトランジスタＱ６
が飽和した時のベース電流を制限するものであり、抵抗
器Ｒ１７は、ＰＮＰトランジスタＱ９が飽和した時のベ
ース電流を制限するものである。更に、抵抗器Ｒ２６
は、ＮＰＮトランジスタＱ１７が飽和した時のベース電
流を制限するものであり、抵抗器Ｒ３０は、ＮＰＮトラ
ンジスタＱ１９が飽和した時のベース電流を制限するも
のである。

【００３７】続いて、前記のように構成されるヘッド駆
動回路６の動作について説明する。先ず、ヘッド部３０
Ａを駆動する場合、充電信号入力端子２０を介して充電
信号が入力されると、ＮＰＮトランジスタＱ１がオン状
態になり、また、それによりＰＮＰトランジスタＱ２が
オン状態になり、ＰＮＰトランジスタＱ３のエミッタか
らベースとコレクタに、充電電流調整回路３４にて電流
値が制御された電流が流れる。同様に、放電信号入力端
子２３を介して放電信号が入力されると、ＮＰＮトラン
ジスタＱ１４がオン状態になり、ＮＰＮトランジスタＱ
１５のベースとコレクタからエミッタに、放電電流調整
回路３５にて電流値が制御された電流が流れる。

【００３８】次に、制御信号入力端子２１から制御信号
が入力され、ＮＰＮトランジスタＱ４がオン状態にな
り、また、それによりＰＮＰトランジスタＱ５がオン状
態になり、ＰＮＰトランジスタＱ６のコレクタに、充電
電流調整回路３４にて調整された電流値に比例した電流
が流れる。これにより、コンデンサＣ１が充電される。
コンデンサＣ１の電位が上がり、ＰＮＰトランジスタＱ
６が飽和すると充電は停止する。そして、制御信号入力
端子２１への制御信号の入力を停止すると、ＮＰＮトラ
ンジスタＱ４がオフ状態になり、また、それによりＰＮ
ＰトランジスタＱ５がオフ状態になり、ＰＮＰトランジ
スタＱ６には、電流が流れなくなる。

【００３９】続いて、制御信号入力端子２４から制御信
号が入力されると、ＮＰＮトランジスタＱ１６がオン状
態になり、ＮＰＮトランジスタＱ１７のコレクタに、放
電電流調整回路３５にて調整された電流値に比例した電
流が流れる。これにより、コンデンサＣ１が放電され
る。コンデンサＣ１の電位が下がり、ＮＰＮトランジス
タＱ１７が飽和すると放電は停止する。そして、制御信
号入力端子２４への制御信号の入力を停止すると、ＮＰ
ＮトランジスタＱ１６がオフ状態になり、また、それに
よりＰＮＰトランジスタＱ１７がオフ状態になり、電流
が流れなくなる。

【００４０】前記したコンデンサＣ１の充放電動作によ
りコンデンサＣ１には、台形状の電圧波形を有する駆動
信号が発生し、この駆動信号がＰＮＰトランジスタＱ１
１とＮＰＮトランジスタＱ１０からなる電流増幅回路に
より増幅された後、出力端子２６を介してヘッド部３０
Ａに出力される。

【００４１】このとき、駆動信号の台形状電圧波形にお
いて、駆動信号の立ち上がり時の電圧傾きは、ＣＰＵ２
から制御信号入力端子５０に入力される制御信号にて制
御される充電電流調整回路３４の調整状態に基づき、コ
ンデンサＣ１への充電特性に従って設定される。また、
同様に、駆動信号の立ち下がり時における電圧傾きは、
ＣＰＵ２から制御信号入力端子５１に入力される制御信
号にて制御される放電電流調整回路３５の調整状態に基
づき、コンデンサＣ１の放電特性に従って設定される。

【００４２】次に、ヘッド部３０Ｂを駆動する場合に
は、前記動作と同様に、制御信号入力端子２２から制御
信号が入力されると、ＮＰＮトランジスタＱ７がオン状
態になり、また、それによりＰＮＰトランジスタＱ８が
オン状態になり、ＰＮＰトランジスタＱ９のコレクタ
に、充電電流調整回路３４にて調整された電流値に比例
した電流が流れる。これにより、コンデンサＣ２が充電
される。コンデンサＣ２の電位が上がり、ＰＮＰトラン
ジスタＱ９が飽和すると充電は停止する。そして、制御
信号入力端子２２への制御信号の入力を停止すると、Ｎ
ＰＮトランジスタＱ７をオフ状態になり、また、それに
よりＰＮＰトランジスタＱ８がオフ状態になり、ＰＮＰ
トランジスタＱ９には、電流が流れなくなる。

【００４３】続いて、制御信号入力端子２５から制御信
号が入力されると、ＮＰＮトランジスタＱ１８がオン状
態になり、ＮＰＮトランジスタＱ１９のコレクタに、放
電電流調整回路３５にて調整された電流値に比例した電
流が流れる。これにより、コンデンサＣ２が放電され
る。コンデンサＣ２の電位が下がり、ＮＰＮトランジス
タＱ１９が飽和すると放電は停止する。

【００４４】前記したコンデンサＣ２の充放電動作によ
りコンデンサＣ２には、台形状の電圧波形を有する駆動
信号が発生し、この駆動信号がＰＮＰトランジスタＱ１
３とＮＰＮトランジスタＱ１２からなる電流増幅回路に
より増幅された後、出力端子２７を介してヘッド部３０
Ｂに出力される。

【００４５】このとき、駆動信号の台形状電圧波形にお
いて、駆動信号の立ち上がり時の電圧傾きは、ＣＰＵ２
から制御信号入力端子５０に入力される制御信号にて制
御される充電電流調整回路３４の調整状態に基づき、コ
ンデンサＣ２への充電特性に従って設定される。また、
同様に、駆動信号の立ち下がり時における電圧傾きは、
ＣＰＵ２から制御信号入力端子５１に入力される制御信
号にて制御される放電電流調整回路３５の調整状態に基
づき、コンデンサＣ２の放電特性に従って設定される。

【００４６】前記のように各出力端子２６、２７から出
力された駆動信号は、ＣＰＵ２による制御下にスイッチ
素子８を介して選択された圧電素子１２に対して印加さ
れ、これにより各ノズル開口からインク滴が吐出されて
所望の記録が行われる。以上詳細に説明した通り、ヘッ
ド駆動回路６では、充電回路３１における第１カレント
ミラー回路（各トランジスタＱ３、Ｑ６、Ｑ９により構
成される）が、その出力側において各コンデンサＣ１、
Ｃ２への出力電流値を同一とし、また、その電流値をソ
ース側の電流値に比例させる作用を行い、また、放電回
路３２における第２カレントミラー回路（各トランジス
タＱ１４、Ｑ１６、Ｑ１８により構成される）が、第１
カレントミラー回路と同様、その出力側において各コン
デンサＣ１、Ｃ２への出力電流値を同一とし、また、そ
の電流値をソース側の電流値に比例させる作用を行う。

【００４７】従って、第１調整回路（充電電流調整回路
３４）を介して第１カレントミラー回路のソース側の電
流値と出力側の電流値との比を調整することにより、複
数の各ヘッド部３０Ａ、３０Ｂにおける圧電素子１２へ
の駆動信号の立ち上がり時における電圧波形（傾き）を
調整することが可能となり、また、第２調整回路（放電
電流調整回路３５）を介して第２カレントミラー回路の
ソース側の電流値と出力側の電流値との比を調整するこ
とにより、複数の各ヘッド部３０Ａ、３０Ｂにおける圧
電素子への駆動信号の立ち下がり時における電圧波形
（傾き）を調整することが可能となるものである。

【００４８】これにより、充電回路３１側にて１つの共
通の第１調整回路（充電電流調整回路３４）を介して各
ヘッド部３０Ａ、３０Ｂの圧電素子１２に印加される駆
動信号の立ち上がり時における電圧波形を統一的に調整
するとともに、放電回路３２側にて１つの共通の第２調
整回路（放電電流調整回路３５）を介して各ヘッド部３
０Ａ、３０Ｂの圧電素子１２に印加される駆動信号の立
ち下がり時における電圧波形を統一的に調整することが
可能となり、この結果、インクジェットヘッド１８の多
ヘッド部化（多ノズル化）に容易に対応することができ
るものである。

【００４９】また、ヘッド駆動回路６では、少なくとも
第１調整回路（充電電流調整回路３４）を介して各ヘッ
ド部３０Ａ、３０Ｂの圧電素子１２に印加される駆動信
号の立ち上がり時における電圧波形を統一的に調整する
ことが可能であることから、前記充電吐出方式のインク
ジェットヘッド１８に適用することができ、また、少な
くとも第２調整回路（放電電流調整回路３５）を介して
各ヘッド部３０Ａ、３０Ｂの圧電素子１２に印加される
駆動信号の立ち下がり時における電圧波形を統一的に調
整することが可能であることから、前記放電吐出方式の
インクジェットヘッド１８に適用することができる。更
に、第１調整回路（充電電流調整回路３４）及び第２調
整回路（放電電流調整回路３５）を介して各ヘッド部３
０Ａ、３０Ｂの圧電素子１２に印加される駆動信号の立
ち上がり時及び立ち下がり時における電圧波形を統一的
に調整することが可能でもあることから、前記充電吐出
方式あるいは前記放電吐出方式のいずれのインクジェッ
トヘッド１８にも適用することができるものである。

【００５０】更に、各制御信号入力端子２１、２２に対
しては、それぞれ独立して制御信号を入力することが可
能であり、従って、前記各出力端子２６、２７より出力
される駆動信号を任意の時間ずらせて発生させることも
できる。加えて、第１調整回路（充電電流調整回路３
４）及び第２調整回路（放電電流調整回路３５）はＣＰ
Ｕ２にて制御可能であり、各ヘッド部３０Ａ、３０Ｂの
圧電素子１２に印加される駆動信号の立ち上がり時及び
立ち下がり時における電圧波形（傾き）は、ＣＰＵ２か
ら各制御信号入力端子５０、５１へ出力される制御信号
の信号電圧を調整することにより任意に設定することが
できる。

【００５１】つまり、ＣＰＵ２が設定したい値を示すデ
ジタル値をＤ／Ａ変換器３に出力すると、Ｄ／Ａ変換器
３から当該設定値に対応した信号電圧が各制御信号入力
端子５０、５１へ出力される。これにより、例えば、イ
ンクジェットヘッド１８が搭載されるインクジェットプ
リンタが３種類の印字解像度（例えば、３００ｄｐｉ、
６００ｄｐｉ、１２００ｄｐｉ）を有する場合において
も、ＣＰＵ２から各制御信号入力端子５０、５１へ出力
される制御信号の信号電圧を適宜設定することにより、
各印字解像度に応じてフレキシブルに対応することが可
能となり、各種の印字形態に容易に対応することができ
る。

【００５２】また、各ヘッド部３０Ａ、３０Ｂに対し
て、駆動信号の立ち上がり時及び立ち下がり時における
電圧波形（傾き）をヘッド部３０Ａ、３０Ｂ毎に（ある
いは、プリンタ毎に）個別に設定することが可能にな
る。そのため、例えば、出荷時の検査結果に基づいてヘ
ッド部３０Ａ、３０Ｂ毎に設定した電圧波形の設定値を
不揮発性メモリ５に記憶させておき、ＣＰＵ２により当
該設定値に基づいて各ヘッド部３０Ａ、３０Ｂの制御を
行うことにより、各ヘッド部３０Ａ、３０Ｂの特性のバ
ラツキに対応した最適な駆動信号の電圧波形を容易に設
定することができる。そのため、従来、特性が規格外で
あり使用不可として選別されていたヘッド部について
も、そのヘッド部に対応して駆動信号の電圧波形を最適
に設定することで十分に使用することが可能になるた
め、ヘッド部の歩留まり向上につながるという効果もあ
る。

【００５３】尚、本発明は前記実施形態に限定されるも
のではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の
改良、変形が可能であることは勿論である。例えば、本
発明は以下のように変更してもよく、その場合でも、上
記実施形態と同様の作用および効果を得ることができ
る。

【００５４】（１）第１調整回路（充電電流調整回路３
４）及び第２調整回路（放電電流調整回路３５）を、プ
ラス・マイナスの２電源動作を行うオペアンプを用いて
具体化してもよい。 （２）図２に示すように、第２調整回路（放電電流調整
回路３５）を、吸い込み型の電圧電流変換回路６１とカ
レントミラー回路６２とを組み合わせて具体化してもよ
い。吸い込み型の電圧電流変換回路６１において、片電
源動作を行うオペアンプＯＰ２の出力端子はＮＰＮトラ
ンジスタＱ２２のベースに接続され、オペアンプＯＰ２
の反転入力端子はトランジスタＱ２２のエミッタに接続
されると共に抵抗器Ｒ３３を介して接地され、オペアン
プＯＰ２の非反転入力端子は制御信号入力端子５１に接
続され、トランジスタＱ２２のコレクタはカレントミラ
ー回路６２に接続されている。カレントミラー回路６２
はＰＮＰトランジスタＱ２３、Ｑ２４から構成され、ト
ランジスタＱ２３のコレクタはトランジスタＱ２２にコ
レクタに接続され、トランジスタＱ２４のコレクタは抵
抗器Ｒ２２を介して放電回路３２のＮＰＮトランジスタ
Ｑ１５のコレクタおよびベースに接続されている。吸い
込み型の電圧電流変換回路６１は、カレントミラー回路
６２におけるトランジスタＱ２３のエミッタからコレク
タとベースに流れる電流を、ＣＰＵ２から制御信号入力
端子５１に入力される制御信号の信号電圧に比例した電
流値に制御する。そのため、カレントミラー回路６２に
おけるトランジスタＱ２４のエミッタとベースからコレ
クタに流れる電流（抵抗器Ｒ２２に流れる電流）につい
ても、ＣＰＵ２から制御信号入力端子５１に入力される
制御信号の信号電圧に比例した電流値に制御される。す
なわち、第２調整回路（放電電流調整回路３５）は、図
２に示すように吐き出し型の電圧電流変換回路にて具体
化することも可能であり、図３に示すように吸い込み型
の電圧電流変換回路６１とカレントミラー回路６２とを
組み合わせて具体化することも可能である。

【００５５】（３）充電回路３１の少なくとも各トラン
ジスタＱ３、Ｑ６、Ｑ８を１つの半導体チップ（シリコ
ンウェハ）上に形成する。各トランジスタＱ３、Ｑ６、
Ｑ８により構成されるカレントミラー回路において、各
トランジスタＱ３、Ｑ６、Ｑ８のコレクタに流れる電流
値はトランジスタの特性により決定される。そのため、
各トランジスタＱ３、Ｑ６、Ｑ８をディスクリート構成
で個別の素子にすると、その個々のトランジスタの特性
の差により、各コンデンサＣ１、Ｃ２の充電時の電流値
に差が生じる。しかし、各トランジスタＱ３、Ｑ６、Ｑ
８をモノリシック構成で１つの半導体チップ上に形成す
れば、その個々のトランジスタの特性はほとんど同一に
なり、各コンデンサＣ１、Ｃ２の充電時の電流値も等し
くなることから、各ヘッド部３０Ａ、３０Ｂの圧電素子
１２に印加される駆動信号の立ち上がり時における電圧
波形（傾き）を等しくすることができる。尚、この場合
には、各トランジスタＱ３、Ｑ６、Ｑ８の特性のバラツ
キを抑えるための各抵抗器Ｒ５、Ｒ１２、Ｒ１８を省く
こともできる。

【００５６】同様に、放電回路３２の少なくとも各トラ
ンジスタＱ１５、Ｑ１７、Ｑ１９を１つの半導体チップ
（シリコンウェハ）上に形成すれば、その個々のトラン
ジスタの特性はほとんど同一になり、各コンデンサＣ
１、Ｃ２の放電時の電流値も等しくなることから、各ヘ
ッド部３０Ａ、３０Ｂの圧電素子１２に印加される駆動
信号の立ち下がり時における電圧波形（傾き）を等しく
することができる。尚、この場合には、各トランジスタ
Ｑ１５、Ｑ１７、Ｑ１９の特性のバラツキを抑えるため
の各抵抗器Ｒ２１、Ｒ２５、Ｒ２９を省くこともでき
る。

【００５７】尚、各トランジスタＱ３、Ｑ６、Ｑ８だけ
でなく充電回路３１を構成する全てのトランジスタを１
つの半導体チップ上に形成してもよく、同様に、各トラ
ンジスタＱ１５、Ｑ１７、Ｑ１９だけでなく放電回路３
２の少なくとも各トランジスタＱ１５、Ｑ１７、Ｑ１９
を１つの半導体チップ上に形成してもよい。さらに、ヘ
ッド駆動回路６を構成する全てのトランジスタを１つの
半導体チップ上に形成してもよい。

【００５８】また、各トランジスタＱ３、Ｑ６、Ｑ８
（各トランジスタＱ１５、Ｑ１７、Ｑ１９）をディスク
リート構成で個別の素子にした場合でも、各トランジス
タを熱結合することにより、特性をほとんど同一にして
上記と同様の効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を具体化した一実施形態のインクジェッ
トプリンタの制御系の概略構成を模式的に示すブロック
図。

【図２】一実施形態のヘッド駆動回路を示す回路図。

【図３】別の実施形態のヘッド駆動回路を示す回路図。

【符号の説明】

２…ＣＰＵ ４…メモリ ６…ヘッド駆動回路 ８…スイッチ素子 １０…駆動回路 １２…圧電素子 １４…キャリジモータ １６…用紙送りモータ １８…インクジェットヘッド ３１…充電回路 ３２…放電回路 ３３…電流増幅回路 ３４…充電電流調整回路 ３５…放電電流調整回路 ３０Ａ、３０Ｂ…ヘッド部 Ｒ１〜Ｒ３３…抵抗器 Ｃ１、Ｃ２…コンデンサ Ｑ１〜Ｑ２４…トランジスタ ＯＰ１、ＯＰ２…オペアンプ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数のノズル開口のそれぞれに対応させ
   て圧電素子を配置した少なくとも２つのヘッド部を有
   し、各ヘッド部における圧電素子に対して駆動信号を印
   加することにより各開口からインクを吐出するインクジ
   ェットヘッドの駆動回路において、 前記圧電素子に前記駆動信号を供給すべく各ヘッド部毎
   に対応して設けられたコンデンサと、 前記各コンデンサに接続される複数の接続端子を有し、
   充電信号に基づき前記各コンデンサを充電する充電回路
   と、 前記各コンデンサに接続される複数の接続端子を有し、
   放電信号に基づき前記各コンデンサを放電する放電回路
   とを備え、 前記充電回路には第１カレントミラー回路が設けられる
   とともに、前記各接続端子は第１カレントミラー回路に
   存在し、 前記第１カレントミラー回路のソース側と出力側の電流
   値の比を変化させて前記駆動信号の電圧波形を調整する
   第１調整回路が設けられ、 前記第１調整回路は、前記駆動信号の電圧波形を調整す
   るための制御信号の信号電圧に比例した電流値を生成す
   る吸い込み型の電圧電流変換回路から成り、前記第１カ
   レントミラー回路のソース側の電流値を前記制御信号の
   信号電圧に比例した電流値に制御することを特徴とする
   インクジェットヘッドの駆動回路。
2. 【請求項２】 請求項１に記載のインクジェットヘッド
   の駆動回路において、 前記放電回路には第２カレントミラー回路が設けられる
   とともに、前記各接続端子は第２カレントミラー回路に
   存在し、 前記第２カレントミラー回路のソース側と出力側の電流
   値の比を変化させて前記駆動信号の電圧波形を調整する
   第２調整回路が設けられ、 前記第２調整回路は、前記駆動信号の電圧波形を調整す
   るための制御信号の信号電圧に比例した電流値を生成す
   る吐き出し型の電圧電流変換回路から成り、前記第２カ
   レントミラー回路のソース側の電流値を前記制御信号の
   信号電圧に比例した電流値に制御することを特徴とする
   インクジェットヘッドの駆動回路。
3. 【請求項３】 複数のノズル開口のそれぞれに対応させ
   て圧電素子を配置した少なくとも２つのヘッド部を有
   し、各ヘッド部における圧電素子に対して駆動信号を印
   加することにより各開口からインクを吐出するインクジ
   ェットヘッドの駆動回路において、 前記圧電素子に前記駆動信号を供給すべく各ヘッド部毎
   に対応して設けられたコンデンサと、 前記各コンデンサに接続される複数の接続端子を有し、
   充電信号に基づき前記各コンデンサを充電する充電回路
   と、 前記各コンデンサに接続される複数の接続端子を有し、
   放電信号に基づき前記各コンデンサを放電する放電回路
   とを備え、 前記放電回路には第２カレントミラー回路が設けられる
   とともに、前記各接続端子は第２カレントミラー回路に
   存在し、 前記第２カレントミラー回路のソース側と出力側の電流
   値の比を変化させて前記駆動信号の電圧波形を調整する
   第２調整回路が設けられ、 前記第２調整回路は、前記駆動信号の電圧波形を調整す
   るための制御信号の信号電圧に比例した電流値を生成す
   る吐き出し型の電圧電流変換回路から成り、前記第２カ
   レントミラー回路のソース側の電流値を前記制御信号の
   信号電圧に比例した電流値に制御することを特徴とする
   インクジェットヘッドの駆動回路。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項に記載のイ
   ンクジェットヘッドの駆動回路において、 前記調整回路は、オペアンプを含むことを特徴とするイ
   ンクジェットヘッドの駆動回路。